MIMO卫星通信信道容量和空时编码技术研究

发布时间：2017-03-19 12:03

  本文关键词：MIMO卫星通信信道容量和空时编码技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在轨道位置越来越拥挤,频率资源越来越紧缺的现实情况下,利用MIMO技术的优势并将其应用于卫星通信系统,提高频谱利用率,增大系统容量,将发挥卫星通信覆盖范围广、业务综合性强的优势,提高卫星通信系统的传输能力,已成为宽带卫星通信发展的必然方向。本文的主要研究内容是MIMO卫星通信信道的容量以及MIMO卫星通信信道下的空时编码技术及其性能分析。首先,结合卫星移动通信信道的传输特性和统计特性,利用Markov链建立能够真实反映实际信号传播过程中可能遇到的多径、遮蔽等情况的卫星移动通信信道模型,即多状态陆地移动卫星信道模型,在这基础上,深入研究并分析了MIMO卫星通信信道的容量及容量影响因素,包括天线数量、信道终端环境及卫星高度角等。其次,本文还对空时编码技术展开详细研究,阐述了空时分组码和空时网格码的编译码方法,通过Matlab仿真,分析比较了Rayleigh信道下两种编码的误比特率性能,以及空时网格编码的性能主要影响因素,仿真结果表明Rayleigh信道下两种编码方式的性能随分集阶数增加而明显改善,且空时网格编码的编码器状态数对其性能影响不大。最后,在以上研究基础上,本文将MIMO陆地移动卫星通信信道和空时分组码以及空时网格码相结合,研究该信道下的编码系统的BER性能,选取不同的终端环境参数及卫星高度角进行研究仿真,分析了以上因素对系统BER性能的影响。在陆地移动卫星信道中,开阔环境下两种空时编码性能最优,城市环境下最差,但无论在何种环境下,空时网格码的性能都要略优于空时分组码;在环境条件相同的情况下,随着卫星高度角的增大,空时分组编码及空时网格编码的误比特率不断降低,且空时网格编码的下降速度更快。
【关键词】：MIMO 陆地移动卫星信道 信道容量 空时分组码 空时网格码
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN927.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 缩略词13-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 研究背景及意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-19
• 1.2.1 MIMO卫星通信信道的国内外研究现状16-18
• 1.2.2 空时编码技术的研究现状分析18-19
• 1.3 本文的主要研究内容19-21
• 第二章 MIMO卫星通信信道特性及信道容量21-53
• 2.1 引言21
• 2.2 卫星移动通信信道传输特性21-26
• 2.2.1 传输损耗21-22
• 2.2.2 多径传播和多径衰落22-23
• 2.2.3 阴影效应23-24
• 2.2.4 多普勒效应24-26
• 2.3 MIMO卫星通信信道统计模型26-44
• 2.3.1 卫星移动信道建模时常用的概率分布函数26-28
• 2.3.2 陆地卫星移动通信信道模型28-30
• 2.3.3 MIMO宽带陆地移动卫星信道模型30-44
• 2.4 MIMO系统容量分析44-51
• 2.4.1 MIMO系统模型44
• 2.4.2 确定的MIMO信道的容量44-46
• 2.4.3 MIMO信道各态历经容量46-48
• 2.4.4 MIMO信道中断容量48-50
• 2.4.5 终端环境和卫星高度角对容量的影响50-51
• 2.5 本章小结51-53
• 第三章 分集技术及空时分组编码研究53-74
• 3.1 引言53
• 3.2 分集技术53-57
• 3.2.1 分集的类型54-55
• 3.2.2 L阶分集的系统模型55-56
• 3.2.3 最大比合并56-57
• 3.3 空时编码系统57-61
• 3.3.1 空时码的分类58
• 3.3.2 空时编码的模型58-60
• 3.3.3 空时编码的性能分析60-61
• 3.4 空时编码设计准则和性能指标61-62
• 3.5 Alamouti编码62-67
• 3.5.1 Alamouti空时编码器63-64
• 3.5.2 合并和最大似然译码64-65
• 3.5.3 多接收天线系统65-66
• 3.5.4 Alamouti码的性能仿真66-67
• 3.6 正交空时分组码67-69
• 3.6.1 正交空时分组码的编码67-68
• 3.6.2 正交空时分组码的译码68
• 3.6.3 Rayleigh信道下的STBC性能仿真68-69
• 3.7 LMS信道下的STBC编码69-72
• 3.7.1 不同环境下的STBC性能69-70
• 3.7.2 不同卫星高度角情况下的STBC性能70-72
• 3.8 本章小结72-74
• 第四章 空时网格编码研究74-86
• 4.1 引言74
• 4.2 空时网格码的编码译码方案74-76
• 4.2.1 STTC编码器结构74-76
• 4.2.2 STTC码的译码方案76
• 4.3 Rayleigh信道下STTC编码76-79
• 4.3.1 STTC编码器状态数及分集阶数的影响76-78
• 4.3.2 Rayleigh信道下三种编码方式的性能比较78-79
• 4.4 LMS信道下STTC编码的性能79-83
• 4.4.1 不同环境下的STTC性能79-80
• 4.4.2 不同高度角下的STTC性能80-83
• 4.5 LMS信道下的STTC和STBC性能比较83-85
• 4.6 本章小结85-86
• 第五章 总结与展望86-89
• 5.1 论文主要研究成果86-88
• 5.2 进一步研究的建议88-89
• 参考文献89-93
• 致谢93-94
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文94

  本文关键词：MIMO卫星通信信道容量和空时编码技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：256000